Как измерить электролитический конденсатор

Выход из строя такой, казалось бы, простой детали как конденсатор часто приводит к поломке электротехники. Чтобы определить его исправность, даже не понадобится изучать основы электротехники, достаточно знать как проверить мультиметром конденсатор, после чего восстановить работоспособность микроволновки или холодильника не составит труда.

Прежде чем произвести ремонт необходимо определить какая деталь неисправна, для этого нам потребуется цифровой мультиметр, такой как показан на рисунке ниже и паяльник.

Модель DT-803B

Как измерить основную характеристику (емкость)

Не все неисправности конденсатора поддаются тестированию в режиме омметра, например, при обрыве. И если мультиметр показывает бесконечно большое сопротивление полярного элемента, что может является явным признаком его неисправности (при условии правильного подключения), то для неполярных радиодеталей этот способ совершенно не годится.

Проверить потерю номинальной емкости в режиме омметра также невозможно. В этом случае не обойтись без прибора, позволяющего измерять эту характеристику. Как правило цифровые мультиметры позволяют проводить тестирование в пределах от 20нФ до 200мкФ, что вполне достаточно для диагностики.

Мультиметром с данной функцией можно тестировать любые конденсаторы, в том числе и электролитические, при проверке последних следует соблюдать полярность.

Видео: как проверить конденсатор

Для проверки достаточно вставить выводы детали в гнезда Сх, а ручку переключателя прибора установить на необходимый диапазон измерений, после чего параметры емкости отобразятся на дисплее.

Подключение при измерении емкости

Неисправности и причины их возникновения

Вне зависимости от того, какого типа конденсатор бумажный или высоковольтный, он может выйти из строя в результате следующих неисправностей:

• снижение номинальной емкости в результате высыхания;
• ток утечки превышает определенное значение;
• возрастание активных потерь в цепи;
• короткое замыкание обкладок (пробой изолятора);
• потеря контакта между обкладкой и выводом детали (обрыв).

Описанные выше неисправности могут возникнуть в следствие нарушения температурного режима, превышения порога допустимого напряжения, механических повреждений и т.д.

Заметим, что понижением рабочей температуры можно существенно продлить службу практически любого радиоэлемента. Именно перегрев в большинстве случаев становится основной причиной поломки радиодеталей.

Как показывает практика, чаще всего неисправность конденсатора обусловлена коротким замыканием обкладок, то есть пробоем. Расскажем подробно как произвести диагностику в этом случае.

Диагностика неисправностей

Довольно часто выявить пробой радиоэлемента можно в результате визуального осмотра, по характерному вздутию, потемнению, трещинам или другим нарушениям целостности корпуса. В качестве примера на фотографии продемонстрированы такие признаки.

Пробой конденсаторов керамического и электролитического типа

К сожалению, визуально обнаружить неработающий радиоэлемент не всегда удается, вполне нормальная с виду деталь, у которой целый корпус, не имеющий ярко выраженных дефектов, может быть нерабочей из-за внутреннего короткого замыкания.

Перед тем как начать проверять мультиметром неполярный пленочный, керамический, электролитический, smd или sbb конденсатор, следует снять его с платы, поскольку протестировать не выпаивая радиодеталь практически не возможно.

Для справедливости необходимо заметить, что есть несколько способов не прибегать к паяльнику, один из них – замерять сопротивление цепи на плате, но для этого потребуется карта сопротивлений, причем, для конкретной модели сломавшегося устройства, а она не всегда есть даже в официальных сервисных центрах.

Диагностика устройств неполярного типа

При проверке мультиметром нам не понадобится замерять емкость конденсатора неполярного типа, достаточно измерить его сопротивление, оно должно быть бесконечно большим. В случае пробоя прибор покажет его незначительную величину, то есть деталь будет себя вести как обычный проводник электрического тока.

Очередность действий при тестировании следующая:

• необходимо выставить максимальный диапазон измерения в режиме омметра;
• щупами прибора прикасаемся к выводам радиодетали (учитывая тип конденсатора, нет необходимости соблюдать полярность);

Проверка неполярных моделей

• если на табло отображается «1», это указывает нам, что измеряемое сопротивление больше двух мегаом, следовательно, деталь исправна, в противном случае мультиметр покажет какую-либо величину, что означает короткое замыкание внутри радиодетали.

Важный момент! При замере не следует держать щупы прибора за неизолированные места, поскольку в этом случае показания будут недостоверны, вы просто измерите величину сопротивления своего тела.

Тестирование также можно вести в режиме проверки диодов, в этом случае, если существует пробой, прибор обозначит короткое замыкание характерным звуковым сигналом.

Диагностика полярных конденсаторов

Конденсаторы полярного типа (электролитические) проверяются примерно таким же образом, за исключением того, что порог измерения должен быть более 100кОм.

Перед диагностикой необходимо разрядить радиодеталь, для этого достаточно соединить выводы. Высоковольтный конденсатор желательно «закорачивать» через нагрузку, ею может служить сопротивление или обычная лампочка накаливания.

Разрядка отверткой

Не убрав заряд, есть высокая вероятность испортить мультиметр, помимо этого, дотронувшись до выводов открытым участком тела, вы разрядите конденсатор через себя, а это довольно неприятное ощущение.

Собственно, наличия искр при разрядке достаточно для того чтобы показать, что устройство исправно.

Для проверки мультиметром конденсатора подсоединяем щупы (при этом необходимо соблюдать полярность), в результате этого электрический ток, поступающий с прибора, будет накапливаться в тестируемой детали. Во время этого процесса мультиметр начнет показывать увеличение сопротивления, что говорит об ее исправности.

Заметим, что более наглядно это выглядит на аналоговых измерительных приборах, в частности, на стрелочных омметрах. Скорость, с которой отклоняется стрелка, позволяет судить о емкости, чем длительней этот процесс, тем она больше.

Метод проверки в режиме омметра относится к косвенным, для получения точной оценки потребуется воспользоваться цифровым мультиметром, который позволяет измерять емкость, например, модель DT890B+.

Мультиметр для измерения емкости

Ремонт бытовых приборов

Выход конденсаторов из строя приводит к тому, что бытовые приборы перестают функционировать. Описанная выше техника тестирования позволит определить неисправную деталь. После ее обнаружения достаточно произвести замену неисправного элемента, чтобы восстановить работоспособность телевизора, СВЧ печи или пылесоса.

Зная, как проверить мультиметром конденсатор, вы сможете проверить, насколько работоспособен пусковой элемент в генераторе автомобиля или определить неисправность трамблера.

Внимание! Перед тем как приступать к ремонту любых электрических приборов необходимо убедиться, что они отключены от сети питания. Манипуляции с устройствами, находящимися под напряжением, могут стать причиной поражения электрическим током.

Конденсатор — элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделённых диэлектриком. Предназначен для использования его электрической ёмкости. Конденсатор, ёмкостью С, к которому приложено напряжение U, накапливает заряд Q на одной стороне и — Q — на другой. Ёмкость здесь в фарадах, напряжение — вольтах, заряд — кулоны. Когда ток силой 1 А протекает через конденсатор ёмкостью 1 Ф напряжение изменяется на 1 В за 1 с.

Одна фарада ёмкость огромная, поэтому обычно применяются микрофарады (мкФ) или пикофарады (пФ). 1Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ. На практике используются значения от нескольких пикофарад до десятков тысяч микрофарад. Зарядный ток конденсатора отличается от тока через резистор. Он зависит не от величины напряжения, а от скорости изменения последнего. По этой причине для измерения ёмкости требуются специальные схемные решения, применительно к особенностям конденсатора.

Обозначения на конденсаторах

Проще всего определить значение ёмкости по маркировке, нанесённой на корпус конденсатора.

Электролитический (оксидный) полярный конденсатор, ёмкостью 22000 мкФ, рассчитанный на номинальное напряжение 50 В постоянного тока. Встречается обозначение WV — рабочее напряжение. В маркировке неполярного конденсатора обязательно указывается возможность работы в цепях переменного тока высокого напряжения (220 VAC).

Плёночный конденсатор ёмкостью 330000 пФ (0.33 мкФ). Значение в этом случае, определяется последней цифрой трёхзначного числа, обозначающей количество нолей. Далее буквой указана допустимая погрешность, здесь — 5 %. Третьей цифрой может быть 8 или 9. Тогда первые две умножаются на 0.01 или 0.1 соответственно.

Ёмкости до 100 пФ маркируются, за редкими исключениями, соответствующим числом. Этого достаточно для получения данных об изделии, так маркируется подавляющее число конденсаторов. Производитель может придумать свои, уникальные обозначения, расшифровать которые не всегда удаётся. Особенно это относится к цветовому коду отечественной продукции. По стёртой маркировке узнать ёмкость невозможно, в такой ситуации не обойтись без измерений.

Вычисления с помощью формул электротехники

Простейшая RC — цепь состоит из параллельно включённых резистора и конденсатора.

Выполнив математические преобразования (здесь не приводятся), определяются свойства цепи, из которых следует, что если заряженный конденсатор подключить к резистору, то он будет разряжаться так, как показано на графике.

Произведение RC называют постоянной времени цепи. При значениях R в омах, а C — в фарадах, произведение RC соответствует секундам. Для ёмкости 1 мкФ и сопротивления 1 кОм, постоянная времени — 1 мс, если конденсатор был заряжен до напряжения 1 В, при подключении резистора ток в цепи будет 1 мА. При зарядке напряжение на конденсаторе достигнет Vo за время t ≥ RC. На практике применяется следующее правило: за время 5 RC, конденсатор зарядится или разрядится на 99%. При других значениях напряжение будет изменяться по экспоненциальному закону. При 2.2 RC это будет 90 %, при 3 RC — 95 %. Этих сведений достаточно для расчёта ёмкости с помощью простейших приспособлений.

Схема измерения

Для определения ёмкости неизвестного конденсатора следует включить его в цепь из резистора и источника питания. Входное напряжение выбирается несколько меньшим номинального напряжения конденсатора, если оно неизвестно — достаточно будет 10–12 вольт. Ещё необходим секундомер. Для исключения влияния внутреннего сопротивления источника питания на параметры цепи, на входе надо установить выключатель.

Сопротивление подбирается экспериментально, больше для удобства отсчёта времени, в большинстве случаев в пределах пяти — десяти килоом. Напряжение на конденсаторе контролируется вольтметром. Время отсчитывается с момента включения питания — при зарядке и выключении, если контролируется разряд. Имея известные величины сопротивления и времени, по формуле t = RC вычисляется ёмкость.

Удобнее отсчитывать время разрядки конденсатора и отмечать значения в 90 % или 95 % от начального напряжения, в этом случае расчёт ведётся по формулам 2.2t = 2.2RC и 3t = 3RC. Таким способом можно узнать ёмкость электролитических конденсаторов с точностью, определяемой погрешностями измерений времени, напряжения и сопротивления. Применение его для керамических и других малой ёмкости, с использованием трансформатора 50 Hz, вычислением емкостного сопротивления — даёт непрогнозируемую погрешность.

Измерительные приборы

Самым доступным методом замера ёмкости является широко распространённый мультиметр с такой возможностью.

В большинстве случаев, подобные устройства имеют верхний предел измерений в десятки микрофарад, что достаточно для стандартных применений. Погрешность показаний не превышает 1% и пропорциональна ёмкости. Для проверки достаточно вставить выводы конденсатора в предназначенные гнёзда и прочитать показания, весь процесс занимает минимум времени. Такая функция присутствует не у всех моделей мультиметров, но встречается часто с разными пределами измерений и способами подключения конденсатора. Для определения более подробных характеристик конденсатора (тангенса угла потерь и прочих), используются другие устройства, сконструированные для конкретной задачи, не редко являются стационарными приборами.

В схеме измерения, в основном, реализован мостовой метод. Применяются ограничено в специальных профессиональных областях и широкого распространения не имеют.

Самодельный С — метр

Не принимая во внимание разные экзотические решения, такие как баллистический гальванометр и мостовые схемы с магазином сопротивлений, изготовить простой прибор или приставку к мультиметру по силам и начинающему радиолюбителю. Широко распространённая микросхема серии 555 вполне подходит для этих целей. Это таймер реального времени со встроенным цифровым компаратором, в данном случае используется как генератор.

Частота прямоугольных импульсов задаётся выбором резисторов R1–R8 и конденсаторов С1, С2 переключателем SA1 и равняется: 25 kHz, 2.5 kHz, 250 Hz, 25Hz — соответственно положениям переключателя 1, 2, 3 и 4–8. Конденсатор Сх заряжается с частотой следования импульсов через диод VD1, до фиксированного напряжения. Разряд происходит во время паузы через сопротивления R10, R12–R15. В это время образуется импульс длительностью, зависимой от емкости Сх (больше ёмкость — длиннее импульс). После прохождения интегрирующей цепи R11 C3 на выходе появляется напряжение, соответствующее длине импульса и пропорциональное величине ёмкости Сх. Сюда и подключается (Х 1) мультиметр для измерения напряжения на пределе 200 mV. Положения переключателя SA1 (начиная с первого) соответствуют пределам: 20 пФ, 200 пФ, 2 нФ, 20 нФ, 0.2 мкФ, 2 мкФ, 20 мкФ, 200 мкФ.

Наладку конструкции необходимо делать с прибором, который будет применяться в дальнейшем. Конденсаторы для наладки надо подобрать с ёмкостью, равной поддиапазонам измерений и как можно точнее, от этого будет зависеть погрешность. Отобранные конденсаторы поочерёдно подключаются к Х1. В первую очередь настраиваются поддиапазоны 20 пФ–20 нФ, для этого соответствующими подстроечными резисторами R1, R3, R5, R7 добиваются соответствующих показаний мультиметра, возможно придётся несколько изменить номиналы последовательно включённых сопротивлений. На других поддиапазонах (0.2 мкФ–200 мкФ) калибровка проводится резисторами R12–R15.

Провода, соединяющие резисторы с переключателем должны быть как можно короче, а если позволяет конструкция — размещены на его выводах. Переменные желательно использовать многооборотные, лучше вообще — постоянные, но это не всегда возможно. Тщательнейшим образом необходимо отмыть печатную плату от флюса и другой грязи, иначе паразитные ёмкости и сопротивления между проводниками могут привести к полной неработоспособности изделия.

При выборе источника питания следует учитывать, что амплитуда импульсов напрямую зависит от его стабильности. Интегральные стабилизаторы серии 78хх вполне здесь применимы Схема потребляет ток не более 20–30 миллиампер и конденсатора фильтра ёмкостью 47–100 микрофарад будет достаточно. Погрешность измерений, при соблюдении всех условий, может составить около 5 %, на первом и последнем поддиапазонах, по причине влияния ёмкости самой конструкции и выходного сопротивления таймера, возрастает до 20 %. Это надо учитывать при работе на крайних пределах.

Конструкция и детали

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510k R15 13

Диод VD1 — любой маломощный импульсный, конденсаторы плёночные, с малым током утечки. Микросхема — любая из серии 555 (LM555, NE555 и другие), русский аналог — КР1006ВИ1. Измерителем может быть практически любой вольтметр с высоким входным сопротивлением, под который проведена калибровка. Источник питания должен иметь на выходе 5–15 вольт при токе 0.1 А. Подойдут стабилизаторы с фиксированным напряжением: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

Вариант печатной платы и расположение компонентов

Видео по теме

Современный человек не представляет своей жизни без разнообразных бытовых радиотехнических устройств и приспособлений. Основой таких устройств являются различные схемы, где конденсатор занимает одно из ведущих мест. Из статьи вы узнаете, что это за элемент и как его проверить.

Устройство конденсатора

Это радиотехнический элемент, который способен накапливать электрическую энергию и отдавать её в сеть, в заданное время. Конструктивно он представляет две металлические пластины разделённые слоем диэлектрика. Параметры его зависят в основном от площади проводника и от толщины и свойств диэлектрика. Чем больше площадь пластин и меньше расстояние между ними, тем больше ёмкость такого элемента.

Пластины изготавливаются из алюминиевой фольги, которая скручена в рулон. Между пластинами помещается изоляция из различных диэлектрических материалов. В зависимости от того, какой диэлектрик используется, конденсаторы бывают:

• Керамическими.
• Бумажными.
• Электролитическими.

От условий применения их подразделяют:

Как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая?

Перед началом ремонта радиотехнической схемы, необходимо произвести внешний осмотр радиоэлементов, не выпаивая их из платы. Характерными признаками неисправного накопителя энергии является вздутие его корпуса, изменение цвета. Современные электролитические конденсаторы снабжены специальными щелями, для более безопасного выхода системы из строя. На плате могут появиться признаки температурного воздействия неисправного элемента – токопроводящие дорожки отслаиваются от поверхности, потемнение платы и т. п. Проверять контакт элемента можно осторожно покачав его пальцем.

Если имеется электрическая схема, можно проконтролировать наличие величины напряжения на контрольных точках. Точнее, нужно произвести измерения по цепи разряда конденсатора и оценить его состояние. При подозрении на неисправность нужно параллельно подозрительному компоненту включить в схему исправный, одинакового номинала, что позволит судить о его работоспособности. Такой вариант определения неисправности приемлем в схемах с малым напряжением.

Как проверить конденсатор мультиметром?

Современная промышленность выпускает большое разнообразие моделей приборов для измерения электрических параметров – мультиметров. Они бывают как с аналоговой стрелочной индикацией, так и с жидкокристаллическим дисплеем. Приборы с ЖК дисплеем дают более точные измерения и удобны в использовании. Стрелочные индикаторы предпочитают из-за более плавного перемещения стрелки.

Перед проверкой накопителей энергии, их необходимо выпаять из схемы, чтобы избежать влияния на показания других радиотехнических элементов.

Конденсаторы разделяют на полярные и неполярные. К полярным относятся все электролитические. Они включаются в электрическую схему строго с соблюдением полярности. К неполярным – все остальные. Неполярные впаиваются в схему без соблюдения полярности.

Как проверить электролитический конденсатор мультиметром

• Настраиваем прибор на режим измерения сопротивления до 100 Ком.
• Дотрагиваемся до контактных выводов этого кондера измерительными проводами мультиметра, при это необходимо строго соблюдать полярность.
• Внимательно контролируем изменение показаний на шкале измерительного прибора.

Оцениваем результат измерения:

• Если сопротивление начинает расти (происходит заряд) и достигает большого значения, а затем медленно начинает уменьшаться (он разряжается) — элемент исправен.
• Если сопротивление на шкале мультиметра увеличивается, но нет обратного движения показаний (происходит заряд, но нет разряда) – проводящая пластина находится на обрыве. Такой элемент подлежит замене.
• Если сопротивление остаётся малым (не происходит заряд измеряемого элемента) – электролит находится в состоянии короткого замыкания. Его необходимо заменить.

Обязательно нужно разряжать электролит перед его проверкой, чтобы не попасть под напряжение. Разрядить его легко, коснувшись одновременно двух контактов электролита любой отвёрткой с изолированной рукояткой.

Как проверить керамический конденсатор

Конденсаторы неполярные (керамические, бумажные и т. п.) проверяются мультиметром немного другим способом:

• Прибор настраиваем на измерение сопротивления.
• Выставляем самый максимальный предел измерения.
• Прикасаемся измерительными проводами к контактам, не касаясь их.

Если в результате этих действий на экране прибора величина сопротивления будет больше 2 Мом. – конденсатор исправен. Если полученное показание сопротивления будет меньше 2 Мом. – элемент неисправен (конденсатор пробит или закорочен). Его необходимо заменить исправным.

Помните, что при измерении на максимальных режимах сопротивления, нужно обязательно исключить касание проводящих частей. Связано это с тем, что сопротивление человеческого тела намного меньше сопротивления конденсатора. Это сопротивление и оказывает большое влияние на точность измерения. Тестер не показывает правильные параметры.

Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?

Проверка путём измерения сопротивления зачастую не даёт возможности гарантированно говорить о том, что кондер работоспособен. Именно измерение ёмкости может дать ответ о полной пригодности этого элемента в радиотехнической схеме. Для проведения таких измерений понадобится более точный прибор для проверки конденсаторов, имеющий специальную функцию для измерения ёмкости.

Принцип измерения ёмкости:

• Аккуратно зачищаем и выравниваем ножки.
• На измерительном приборе устанавливаем значение ёмкости, близкое к оригиналу.
• Вставляем конденсатор в специальные контакты на приборе. Ожидаем зарядки элемента несколько секунд. Когда показания на шкале перестанут изменяться – фиксируем их.

Измерение ёмкости прибором, имеющим специальную функцию, одинаково для накопителей энергии любого типа (полярный, неполярный). Из этой статьи мы узнали, что знание основных навыков для проверки конденсаторов мультиметром дело нужное и не очень сложное. Их легко измерять и прозванивать самостоятельно. О более точных принципах измерения можно узнать из видео в интернете.